專利名稱：一種地線控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用來實(shí)時檢測地線狀態(tài)的控制裝置，可應(yīng)用在電力系統(tǒng)倒閘操
作裝置的接地線上。
背景技術(shù)：
微機(jī)防誤操作系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在電力系統(tǒng)中，此類系統(tǒng)在電力設(shè)備上加裝鎖 具實(shí)現(xiàn)設(shè)備的強(qiáng)制閉鎖，通過內(nèi)嵌了防誤操作邏輯的主機(jī)或防誤鑰匙控制鎖具的開閉， 有效防止各類誤操作事故的發(fā)生。變電站設(shè)備的升級改造也使大部分變電站的監(jiān)控系統(tǒng) 具備了實(shí)時檢測開關(guān)、刀閘和接地刀狀態(tài)的能力。 但由于目前的微機(jī)防誤操作系統(tǒng)絕大部分不能完全實(shí)時檢測設(shè)備狀態(tài)，尤其是 臨時地線的裝接狀態(tài)。另外由于臨時地線的特殊使用方式，監(jiān)控系統(tǒng)也未能實(shí)時檢測 其狀態(tài)。由于以上原因，致使部分操作人員在倒閘操作過程中存在違章行為，造成誤操 作。根據(jù)中國電力科學(xué)研究院的統(tǒng)計(jì)，在各類誤操作事故中，與接地相關(guān)的誤操作占各 類誤操作的數(shù)量的60%，其中帶地線(地刀)合閘在五類誤操作事故中居于首位。
基于以上原因，許多電力安全廠家開始著眼于地線的安全使用，研制出了各種 形式的地線管理柜，以嚴(yán)格管理地線。但此類系統(tǒng)大多是管理地線的存放狀態(tài)，對于更 重要的裝接狀態(tài)則不太重視。因此電力系統(tǒng)的地線管理工作仍然存在較大漏洞。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)中對地線狀態(tài)檢測存在的不足，本發(fā)明提供了一種能夠?qū)崟r檢 測地線裝接、備用(包括拆除和取出)和存放三種狀態(tài)的地線控制器，其所采取的技術(shù)方 案為 該控制器包括金屬殼體、固定在殼體前端的通訊天線和地線、固定在殼體后端 的地線頭和讀卡天線以及固定在殼體內(nèi)的主電路板、按鍵板和電池，主電路板上設(shè)有由 單片機(jī)模塊以及分別與單片機(jī)模塊連接的通訊控制模塊、讀卡控制模塊、上電控制模塊 和指示燈組成的電路，通訊控制模塊連接通訊天線，讀卡控制模塊連接讀卡天線，按鍵 板上設(shè)有分別與上電控制模塊連接的上電按鍵和復(fù)位按鍵，殼體側(cè)壁上分別開有復(fù)位按 鍵過孔、頂柱過孔和指示燈孔，復(fù)位按鍵對準(zhǔn)復(fù)位按鍵過孔，上電按鍵對準(zhǔn)頂柱過孔， 指示燈嵌在指示燈孔中，設(shè)在頂柱過孔中的頂柱可頂壓上電按鍵，并通過套接在它上面 的頂柱彈簧實(shí)現(xiàn)復(fù)位，當(dāng)頂柱頂壓上電按鍵或復(fù)位時，可觸發(fā)單片機(jī)模塊和上電控制模 塊工作，此時讀卡控制模塊控制讀卡天線讀取地線不同狀態(tài)的編碼信息，并通過通訊控 制模塊控制通訊天線把編碼信息發(fā)送出去，然后單片機(jī)模塊控制電路斷電。
讀卡天線為圓環(huán)狀，它套在殼體后端的圓臺上，前端開有圓孔的地線頭穿過讀 卡天線固定在圓臺上，讀卡天線上分別開有可穿過頂柱的頂柱孔和對準(zhǔn)復(fù)位按鍵過孔的 復(fù)位按鍵孔。殼體的底部開有可放置地線標(biāo)簽的標(biāo)簽槽。 該控制器通過頂柱按壓上電按鍵，使其觸發(fā)主電路板的單片機(jī)模塊和上電控制模塊工作，使電路上電，通過讀卡控制模塊控制控制讀卡天線讀取接地樁或存放位置編 碼，并通過通訊控制模塊控制通訊天線將地線狀態(tài)的信息發(fā)送出去，然后自動關(guān)閉，隨 后地線狀態(tài)的信息通過無線測控網(wǎng)絡(luò)再接入電力系統(tǒng)內(nèi)部通訊網(wǎng)絡(luò)，實(shí)時上報至變電站 檢測主機(jī)、變電工區(qū)檢測主機(jī)和調(diào)度系統(tǒng)。 該控制器將地線作為檢測目標(biāo)，能夠?qū)崟r檢測地線裝接、備用(包括拆除和取 出)和存放三種狀態(tài)，能夠?qū)崿F(xiàn)地線狀態(tài)監(jiān)督、增加倒閘操作的安全性，且系統(tǒng)可單獨(dú)工 作，因此可以作為防誤操作系統(tǒng)的補(bǔ)充，降低因?yàn)槲C(jī)防誤操作系統(tǒng)的不完善而帶來的 誤操作可能。


圖1為本發(fā)明的殼體前端結(jié)構(gòu)分解示意圖； 圖2為本發(fā)明的殼體后端結(jié)構(gòu)分解示意圖； 圖3為本發(fā)明上電按鍵部分的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明復(fù)位按鍵部分的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明應(yīng)用在接地樁上的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明電路部分的電路框圖； 圖7為本發(fā)明電路部分的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述 如圖1所示，殼體3由均為金屬材料的上蓋11與下殼15組成，能夠保證地線的 接地良好，上蓋11通過上蓋緊固螺釘10和下殼15固定在一起，殼體3內(nèi)部空腔分為兩 個小腔， 一個安放電池14、 一個安放主電路板12和按鍵板13。殼體3的前端面帶有一 個圓環(huán)形天線護(hù)圈8，天線護(hù)圈8中有一圓孔與內(nèi)腔相通，通訊天線4安裝固定在天線護(hù) 圈8中，用于發(fā)射和接收無線通訊信號。天線護(hù)圈8旁邊的殼體3前側(cè)壁上開有一指示 燈孔34與內(nèi)腔相通，指示燈孔34內(nèi)安裝發(fā)光二極管，用于指示地線控制器的工作狀態(tài)。 天線護(hù)圈8旁邊還有一矩形地線柱9，地線柱上有一螺紋孔，通過地線壓緊螺栓6壓接地 線5。 如圖2所示，讀卡天線2為圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，它套在殼體3后端面的圓臺上并通過四 個讀卡天線緊固螺釘16固定到殼體3的后端面上。地線頭l前端帶有一圓孔，用于鎖具 對地線5的鎖定；中部帶有螺紋，在地線裝接到接地樁時，能夠擰接元寶螺母以保證可 靠接地；后端帶有螺紋，能夠穿過讀卡天線2擰接到圓臺中心處的螺紋孔中，以實(shí)現(xiàn)與 殼體3的導(dǎo)電連接。下殼15的底面有一標(biāo)簽槽24，通過兩個標(biāo)簽緊固螺釘22可以把地 線標(biāo)簽23固定到標(biāo)簽槽24中，地線標(biāo)簽用于標(biāo)示地線，可以被其他裝置識別。
如圖3所示，下殼15的前側(cè)壁上開一頂柱過孔36，讀卡天線2上開一頂柱孔 35，按鍵板13上安裝上電按鍵25，頂柱過孔36同時對準(zhǔn)頂柱孔35和上電按鍵25，頂柱 孔中依次放置頂柱墊圈19、頂柱彈簧18和頂柱17，頂柱彈簧18套在頂柱17上，頂柱17 的柱頂露出頂柱孔35，頂柱墊圈19和下殼15之間為頂柱膠墊20，頂柱膠墊20放置在頂 柱過孔36外側(cè)的矩形槽內(nèi)。
如圖4所示，下殼15的前側(cè)壁上開一復(fù)位按鍵過孔37，讀卡天線2上開一復(fù)位 按鍵孔26，按鍵板13上安裝復(fù)位按鍵27，復(fù)位按鍵過孔37同時對準(zhǔn)復(fù)位按鍵孔26和復(fù) 位按鍵27，復(fù)位按鍵孔26和下殼15之間為復(fù)位按鍵膠墊21，復(fù)位按鍵膠墊21放置在頂 柱過孔36外側(cè)的另一矩形槽內(nèi)。使用一根細(xì)圓柱插入復(fù)位按鍵孔并用力按壓，可將復(fù)位 按鍵按下，復(fù)位按鍵按下后，可觸發(fā)電路，恢復(fù)至出廠狀態(tài)。 如圖6所示，主電路板上設(shè)有由單片機(jī)模塊、通訊控制模塊、讀卡控制模塊、 上電控制模塊和指示燈組成的電路，單片機(jī)模塊分別連接通訊控制模塊、讀卡控制模 塊、上電控制模塊和指示燈，通訊控制模塊連接通訊天線，讀卡控制模塊連接讀卡天 線，上電控制模塊連接按鍵板上的上電按鍵和復(fù)位按鍵，電池可為主電路板上各模塊提 供電能。 如圖7所示，單片機(jī)模塊包括單片機(jī)U5(型號為PIC16F690)和由電阻、電容組 成的外圍電路；通訊控制模塊包括通訊芯片U3(型號為XBEE)和由電阻、電容組成的外 圍電路；讀卡控制模塊的主要元件為讀卡芯片U6(型號為125KHZK4);上電控制模塊包 括繼電器J2(型號為TX2)、三極管Q2、 Q4(型號為NPN)和電阻；指示燈包括發(fā)光二極管 LED1、電阻R24 ;讀卡天線為線圈L2(電感值為680uH);上電按鍵包括開關(guān)SWl(型號 為SS-01)和R19 ;復(fù)位按鍵為微動開關(guān)S2(型號為B3F1000)。單片機(jī)U5的1腳連接電 路電源VCC，并通過電容C6連接20腳，10腳通過電阻R9連接通訊芯片U3的3腳，12 腳通過電阻R8連接通訊芯片U3的2腳，8腳通過電阻R10連接通訊芯片U3的9腳，11 腳連接讀卡芯片U6的5腳，13腳連接讀卡芯片U6的5腳，14腳連接發(fā)光二極管LED1， 15腳連接開關(guān)SW1， 6腳連接上電控制模塊的電阻R22， 7腳連接上電控制模塊的電阻 R20。通訊芯片U3的1腳連接電路電源VCC，讀卡控制模塊的1腳通過線圈L2連接2 腳，上電控制模塊中繼電器J2的正極連接電源VCC，負(fù)極連接三極管Q2和Q4。 3V的 電池電源連接單刀雙擲開關(guān)S2的公共端，并通過電阻R19連接開關(guān)SW1，通過電阻R24 連接發(fā)光二極管LED1。 如圖5所示，地線5在裝接時，殼體3的地線頭1過接地樁30的接地樁孔，然 后將元寶螺母29擰接在地線頭1中部螺紋上，擰緊后可保證地線5可靠接地。使用鎖具 28的鎖梁穿過地線頭1前端的圓孔，并鎖上鎖具28，可實(shí)現(xiàn)地線控制器的閉鎖。接地樁 在使用時需要在其上固定一個接地樁編碼31，固定方式可以采用栓接或粘接，也可使用 接地樁作為地線存放位置的固定裝置。 當(dāng)?shù)鼐€5裝接到接地樁30上時，元寶螺母29將接地樁30和殼體3壓緊，接地樁 3會將頂柱17壓下，頂柱17再將上電按鍵25的按鈕壓下，上電按鍵25內(nèi)部單刀雙擲開 關(guān)S2的常開接點(diǎn)(S2-l和S2-3)接通，電源經(jīng)S2-l、 S2-3、 J2-9、 J2-10接入電路VCC， 主電路板12上電，單片機(jī)U5開始工作，會通過讀卡控制模塊的讀卡芯片U6控制讀卡天 線2(即圖7中線圈L2)讀取接地樁編碼，讀到接地樁編碼后，單片機(jī)U5會通過通訊控制 模塊的通訊芯片U3(帶有通訊天線4)把地線裝接狀態(tài)的編碼信息發(fā)送出去，然后單片機(jī) U5控制繼電器J2動作，繼電器J2的節(jié)點(diǎn)中J2-4接通J2-5、 J2-9接通J2-8，由于此時單 刀雙擲開關(guān)S2的S2-1、和S2-3接通，電源經(jīng)S2-1、 S2-3、 J2-9接到J2-8上，沒有接通 電路VCC，因此電路斷電，使整個控制器自動關(guān)閉。控制器上一級的控制主機(jī)在接到控 制器發(fā)來包含接地樁編碼的信息便可判斷出地線處于裝接狀態(tài)。
當(dāng)?shù)鼐€5從接地樁30上拆除時，接地樁30離開頂柱17，頂柱17在頂柱彈簧18 的作用下回復(fù)到原位置，上電按鍵25的內(nèi)部單刀雙擲開關(guān)S2被釋放，其常閉接點(diǎn)(S2-1 和S2-2)接通，電源經(jīng)S2-1、 S2-2、 J2-4、 J2-5接入電路VCC，主電路板12上電，單片 機(jī)U5開始工作，會通過讀卡控制模塊的讀卡芯片U6控制讀卡天線2讀取接地樁編碼， 但此時地線已經(jīng)拆除、讀卡天線2已經(jīng)讀不到接地樁編碼，單片機(jī)U5仍會通過通訊控制 模塊的通訊芯片U3(帶有通訊天線4)把不含接地樁編碼的信息發(fā)送出去，然后單片機(jī)U5 控制繼電器J2動作，繼電器J2的節(jié)點(diǎn)中J2-4接通J2-3、 J2-9接通J2-10，由于此時單刀 雙擲開關(guān)S2的S2-1、和S2-2接通，電源經(jīng)S2-1、 S2-2、 J2-4接到J2-3上，沒有接通電 路VCC，因此電路斷電，使整個控制器自動關(guān)閉?？刂破魃弦患壍目刂浦鳈C(jī)在接到控制 器發(fā)來不包含接地樁編碼的信息便可判斷出地線處于備用狀態(tài)。 在地線存放處，也有類似接地樁的機(jī)構(gòu)，地線存放時也會觸發(fā)上電按鍵使電路 上電，將讀到的存放位置編碼發(fā)送出去?？刂破魃弦患壍目刂浦鳈C(jī)在接到控制器發(fā)來包 含存放編碼的信息便可判斷出地線處于存放狀態(tài)。 通過以上控制器的檢測控制過程，實(shí)現(xiàn)了地線裝接、備用(包括拆除和取出)和 存放狀態(tài)的完全實(shí)時檢測。
權(quán)利要求
一種地線控制器，包括金屬殼體(3)、固定在殼體(3)前端的通訊天線(4)和地線(5)、固定在殼體(3)后端的地線頭(1)和讀卡天線(2)以及固定在殼體(3)內(nèi)的主電路板(12)、按鍵板(13)和電池(14)，其特征在于主電路板(12)上設(shè)有由單片機(jī)模塊以及分別與單片機(jī)模塊連接的通訊控制模塊、讀卡控制模塊、上電控制模塊和指示燈組成的電路，通訊控制模塊連接通訊天線(4)，讀卡控制模塊連接讀卡天線(2)，按鍵板(13)上設(shè)有分別與上電控制模塊連接的上電按鍵(25)和復(fù)位按鍵(27)，殼體(3)側(cè)壁上分別開有復(fù)位按鍵過孔(37)、頂柱過孔(36)和指示燈孔(34)，復(fù)位按鍵(27)對準(zhǔn)復(fù)位按鍵過孔(37)，上電按鍵(25)對準(zhǔn)頂柱過孔(36)，指示燈嵌在指示燈孔(34)中，設(shè)在頂柱過孔(36)中的頂柱(17)可頂壓上電按鍵(25)，并通過套接在它上面的頂柱彈簧(18)實(shí)現(xiàn)復(fù)位，當(dāng)頂柱(17)頂壓上電按鍵(25)或復(fù)位時，可觸發(fā)單片機(jī)模塊和上電控制模塊工作，此時讀卡控制模塊控制讀卡天線(2)讀取地線不同狀態(tài)的編碼信息，并通過通訊控制模塊控制通訊天線(4)把編碼信息發(fā)送出去，然后單片機(jī)模塊控制電路斷電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種地線控制器，其特征在于讀卡天線(2)為圓環(huán)狀，它 套在殼體(3)后端的圓臺上，前端開有圓孔的地線頭(1)穿過讀卡天線(2)固定在圓臺上， 讀卡天線(2)上分別開有可穿過頂柱(17)的頂柱孔(31)和對準(zhǔn)復(fù)位按鍵過孔(37)的復(fù)位按 鍵孔(26)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種地線控制器，其特征在于殼體(3)的底部開有可 放置地線標(biāo)簽(23)的標(biāo)簽槽(24)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地線控制器，殼體內(nèi)的主電路板上設(shè)有由單片機(jī)模塊以及分別與單片機(jī)模塊連接的通訊控制模塊、讀卡控制模塊、上電控制模塊和指示燈組成的電路，通訊控制模塊連接通訊天線，讀卡控制模塊連接讀卡天線，按鍵板上設(shè)有分別與上電控制模塊連接的上電按鍵和復(fù)位按鍵，當(dāng)頂柱頂壓上電按鍵或復(fù)位時，可觸發(fā)單片機(jī)模塊和上電控制模塊工作，此時讀卡控制模塊控制讀卡天線讀取地線不同狀態(tài)的編碼信息，并通過通訊控制模塊控制通訊天線把編碼信息發(fā)送出去，然后單片機(jī)模塊控制電路斷電。本發(fā)明能夠?qū)崟r檢測地線裝接、備用(包括拆除和取出)和存放三種狀態(tài)。
文檔編號H01H9/20GK101692523SQ200910018109
公開日2010年4月7日 申請日期2009年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月24日
發(fā)明者張友敏, 朱建偉, 郭衛(wèi)東, 魏光村 申請人:泰安慧致電子科技有限公司